JP2007067232A - 縦型ウェーハボート - Google Patents

Abstract

【課題】構成部材あるいは構成部材間にクラック、ボートの変形、破壊の発生がなく、ダミーウェーハを必要としない縦型ウェーハボートを提供する。
【解決手段】本縦型ウェーハボートは、底板２と、この底板２に立設され半導体ウェーハＷを支持する多数の支持溝３ａが設けられた３本以上の支柱３と、この支柱３の上端に設けられた円板状の天板４を備え、この天板４には中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していない３本以上のスリット４ａが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明はウェーハボートに係り、特に天板に応力緩和用スリットを設けたウェーハボートに関する。

一般に半導体ウェーハの熱処理に用いる縦型ウェーハボートは、底板に半導体ウェーハを支持する多数の支持溝が設けられた３本以上の支柱を立設し、その上端に円板状の天板を設けて形成されている。

この縦型ウェーハボートの材質には熱伝導の良さや、高温強度に優れていることから炭化珪素が多く用いられている。

しかし、近年生産性の向上のため、ローディング速度が速く、天板が加熱され支柱、底板はまだ温度が上昇していないため全体的に変形し、天板に大きな応力が発生する。

天板に発生した応力を緩和するため、図７及び図８に示すように、円板状の天板４にあっては中央に半径数十ｍｍの透孔４ｐを設け、さらに、スリット４ｓを設けていた。また、環状の天板にあっては、円環状の天板に外周と内周に連通するようなスリットを設けたり、ウェーハボートの後部半円外周側に左右対称に２本ずつ配された４本のウェーハ支柱の両端を挾み固定した円環状端板の少なくとも一方の円環状端板に、左右各２本のウェーハ支持棒間の位置で、内周面に達しないスリットを設ける縦型ウェーハボートの提案がなされている（特許文献１）。

このような改善により縦型ウェーハボートの破壊は起きないが、炉への挿入時、熱処理されるウェーハ、特に天板近くの上段部に積載されたウェーハは、天板の透孔やスリットのため炉の輻射熱の影響を直接受け温度差が生じてしまう。現状の生産では、輻射熱を遮蔽する必要があり、この遮蔽治具としてボート上段部に数枚のダミーウェーハが積載されている。ダミーウェーハを積載した場合には当然処理できるウェーハの枚数が低下するので炉の輻射熱を低減できるボートが望まれている。最も好ましい形状は何も加工されていない円板状の天板であるが、大きな熱応力により破壊するため実現できていない。また、図７及び図８のように、天板４の径方向に延び外周に達するスリット４ｓを入れた縦型ウェーハボートは、変形し易いように天板の剛性を下げて破壊を防いでいるが、このスリット４ｓによりボート自体が大きくねじれる等の変形が発生し、積載されているウェーハとでずれが生じ、パーティクルを発生する要因となり、剛性の強い縦型ウェーハボートが要望されている。
特開２０００−２０８４２８号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、構成部材あるいは構成部材間にクラック、ボートの変形、破壊の発生がなく、ダミーウェーハを必要としない縦型ウェーハボートを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る縦型ウェーハボートは、底板と、この底板に立設され半導体ウェーハを支持する多数の支持溝が設けられた３本以上の支柱と、この支柱の上端に設けられた円板状の天板を備え、この天板には中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していない３本以上のスリットが設けられたことを特徴とする。

好適には、前記スリットの形状は、天板の垂直線に対して傾斜して形成される。

また、好適には、前記スリットの端部には、この端部に沿い、スリットの幅よりも大きな幅を有する透孔が設けられる。

また、本発明に係る縦型ウェーハボートは、底板と、この底板に立設され半導体ウェーハを支持する多数の支持溝が設けられた３本以上の支柱と、この支柱の上端に設けられた円板状の天板を備え、この天板には外周から中心に向かって放射状に設けられ端部が互いに接触しない３本以上のスリットが設けられたことを特徴とする。

好適には、前記スリットの形状は、天板の垂直線に対して傾斜して形成されたことを特徴とする。

また、好適には、前記スリットの端部には、この端部に沿い、スリットの幅よりも大きな幅を有する透孔が設けられる。

さらに好ましくは、天板に前記中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していないスリットと、前記外周から中心に向かって放射状に設けられ端部が互いに接触しないスリットが設けられる。

本発明に係る縦型ウェーハボートによれば、構成部材あるいは構成部材間にクラック、ボートの変形、破壊の発生がなく、ダミーウェーハを必要としない縦型ウェーハボートを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る縦型ウェーハボートについて添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る縦型ウェーハボートの斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る縦型ウェーハボート１は、その構成部材がいずれも反応焼結炭化珪素（Ｓｉ含浸ＳｉＣ）よりなり、円環状の底板２と、この底板２に立設され半導体ウェーハＷを支持する多数の支持溝３ａが設けられた３本以上例えば４本の支柱３と、この支柱３の上端に設けられた円板状の天板４を備えている。

支柱３は底板２の後部外周側に沿って半円弧（半円）状に左右対称に２本ずつ計４本の立設され、この支柱３の長さは例えば５００ｍｍ〜１２００ｍｍである。

図２に示すように、天板４は底板２と同様に直径は例えば２２０ｍｍ以上で、厚さは５〜１０ｍｍであり、天板４の中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していない、すなわち外周で開口していない３本以上例えば３本のスリット４ａが１２０°間隔で設けられ、その端部にはこの端部に沿って小円透孔４ｂが設けられている。

なお、この小円透孔は円形に変えて、図３に示すように、天板４の外周に沿う小円弧孔４ｃであってもよい。これら小円透孔及び小円弧透孔は、周方向の応力を緩和する。

図４に示すように、スリット４ａ及び小円透孔４ｂは、いずれも天板４の垂直線に対し傾斜して、天板４の上面から下面に達するように設けており、垂直視、スリット４ａの上側開口４ａ１と下側開口４ａ２、小円透孔４ｂの上側開口４ｂ１と下側開口４ｂ２は重ならない。

本実施形態の縦型ウェーハボートは、上記のような構造を有するので、熱処理時、従来の円環状の天板と異なり、炉からの輻射熱を遮り天板４は加熱されるが、天板４の中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していない４本のスリット４ａが設けられているので、天板に生じる応力は緩和され、ウェーハボート自体が破壊されない。

この応力の緩和は径方向にスリット４ａを入れることにより、天板周方向に発生する応力に関係する面積を構造的に影響しなくするためであり、スリット長さは径方向に長いほど緩和効果が認められる。

このため、従来のように中央部に数十ｍｍの天板の厚み方向に貫通した応力緩和用孔を設ける必要がない。これにより、ウェーハの温度分布に影響する炉からの輻射熱を低減でき、また、スリット４ａが天板４の垂直線に対して傾斜して設けており、輻射熱の影響を低減できる。

さらに、外周に達していないスリット４ａは、熱変形による天板４のねじれに対し剛性を有するため、ウェーハボートの不均等な変形を抑制できウェーハの歩留まりに大きく影響するパーティクルを低減することができる。

上記のように本実施形態の縦型ウェーハボートによれば、天板には中心から外周に向かって放射状に設けられ、端部が外周に達していない３本以上のスリットを設けることにより、構成部材あるいは構成部材間にクラック、ボートの変形、破壊の発生なく、ダミーウェーハを必要としない縦型ウェーハボートが実現される。

図５のように、天板４の外周から中心に向かってスリット４ａを設けても同様の効果が期待できる。ただし、中心部近くまでスリットを伸ばすと、天板の強度が著しく低下するため、中心から半径１／３以内にはスリットを延ばすべきではない。

図６のように、天板４の中心から外周に向かうスリット４ａと、外周から中心に向かうスリット４ｂを交互に設ければ、応力緩和が一層進み好ましい。

数値シミュレーションにより、各種形状の天板を用いたウェーハボートについて天板に発生する応力を求めた。

３００ｍｍウェーハボートに於いて天板の外周と内周で８０℃温度差が生じた場合、
１）天板にφ１６０ｍｍの透孔を設けたウェーハボートで４０ＭＰａ、φ８０ｍの透孔を設けたウェーハボートでは６７ＭＰａの引張応力が発生する。

２）透孔に加えて外周に連通するスリットを入れた場合（図８）には、さらに応力は数ＭＰａ程度まで軽減される。

しかし、ウェーハが輻射熱により直接加熱される面積が増え上段ウェーハの面内温度差が大きくなる。また、ボート自体の変形が非常に大きくなり、パーティクルという別の問題が発生する。

３）１本あるいは２本の外周に連通しないスリットを入れた場合（図７）、周方向に発生する応力が緩和されないため天板中心に数十ＭＰａの引張応力が発生し、ボートが破損する可能性が高い。

４）本発明のように３本の径方向に外周に達していないスリットを入れた場合（図２）、天板中心の応力は５ＭＰａ程度に低減され、スリットの外周に最大の引張応力が発生する。この応力は周方向の応力がほとんどであるため、スリット端部と外周間に、周方向にスリットの幅よりも大きな幅を有する小円透孔あるいは小円弧透孔等の透孔を設けることにより、１０ＭＰａ程度まで低減できる。このため、ボート天板は破損する心配がなくまた、大きな孔が必要なくなりかつ外周に連通していないため面内のずれが抑えられる。さらにスリット及び小孔部は天板の垂直線に対して傾斜して設けており、炉からの直接的な輻射を回避できるようになる。これによりダミーウェーハが不必要となり、ウェーハ処理用のコストダウンの実現、ダミーウェーハの交換や洗浄の回避、剛性保持によるパーティクル発生低減の効果がある。

本発明に係る縦型ウェーハボートの斜視図。 本発明に係る縦型ウェーハボートに用いられる天板の平面図。 本発明に係る縦型ウェーハボートに用いられる他の実施例の天板の平面図。 本発明に係る縦型ウェーハボートに用いられる天板に設けたスリット部分の縦断面図。 本発明に係る縦型ウェーハボートに用いられる天板の平面図。 本発明に係る縦型ウェーハボートに用いられる天板の平面図。 従来の縦型ウェーハボートに用いられる天板の平面図。 従来の縦型ウェーハボートに用いられる天板の平面図。

符号の説明

１ 縦型ウェーハボート
２ 底板
３ 支柱
３ａ 支持溝
４ 天板
４ａ スリット
４ｂ 小円透孔

Claims (7)

1. 底板と、この底板に立設され半導体ウェーハを支持する多数の支持溝が設けられた３本以上の支柱と、この支柱の上端に設けられた円板状の天板を備え、この天板には中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していない３本以上のスリットが設けられたことを特徴とする縦型ウェーハボート。
2. 前記スリットは、天板の垂直線に対して傾斜して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の縦型ウェーハボート。
3. 前記スリットの端部には、この端部に沿い、スリットの幅よりも大きな幅を有する透孔が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の縦型ウェーハボート。
4. 底板と、この底板に立設され半導体ウェーハを支持する多数の支持溝が設けられた３本以上の支柱と、この支柱の上端に設けられた円板状の天板を備え、この天板には外周から中心に向かって放射状に設けられ端部が互いに接触しない３本以上のスリットが設けられたことを特徴とする縦型ウェーハボート。
5. 前記スリットは、天板の垂直線に対して傾斜して形成されたことを特徴とする請求項４に記載の縦型ウェーハボート。
6. 前記スリットの端部には、この端部に沿い、スリットの幅よりも大きな幅を有する透孔が設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の縦型ウェーハボート。
7. 請求項１の中心から外周に向かって放射状に設けられ端部が外周に達していないスリットと、請求項４の外周から中心に向かって放射状に設けられ端部が互いに接触しないスリットが設けられたことを特徴とする縦型ウェーハボート。

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